机器人、无人机、自动驾驶等系统都需要回答一个核心问题:

“我在哪里?我正在怎么运动?周围环境是什么样?”

这三个问题就对应

  • IMU:感知自身运动
  • VIO:估计自身运动轨迹
  • SLAM:定位 + 建地图

IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量单元)

IMU 包含

  • 加速度计:测量沿三个方向的加速度
  • 陀螺仪:测量绕三个轴旋转的角速度
  • 磁力计(可选):测量绝对航向
    加速度积分得到速度,速度再次积分就可以得到位置

优点:采样更新频率高,100-1000 hz 都有
缺点:误差累积,时间越久位置越飘

加速度积分得到速度,速度再次积分就可以得到位置

VIO(Visual-Inertial Odometry,视觉惯性里程计)

VIO本质是一个完整的工程系统,结合 Camera 和 IMU 估计设备运动,相比于 IMU 更估计的位置和姿态更准确

摄像头用来观测环境中特征点的变化,IMU测量快速旋转和加速度,两个融合互补,实时估计设备的位置和姿态

VIO本质是一个完整的工程系统而不是算法



优点:比单独使用摄像头更稳定,比单独使用 IMU 更不容易漂移
缺点:长时间运行仍会累积误差;光线差、画面模糊或环境纹理少时可能失效

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,同步定位与建图)

类型:视觉SLAM(camera),激光SLAM(LiDAR),视觉惯性SLAM(camera和IMU)
SLAM 可以在定位基础上建立地图,并修正长期漂移(回环检测)
回环检测解决的是长时间运行会漂移问题,可以把当前位置和旧地图匹配然后修正整个轨迹

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